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Efecto Túnel y Ruptura (Breakdown)

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A campo eléctrico suficientemente alto, la unión p-n deja de bloquear corriente inversa: por efecto túnel banda-banda (Zener, uniones muy dopadas) o por multiplicación de avalancha (uniones poco dopadas).

ID:('ky', 1738)


Corriente Zener

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$I_Z=A_zE^2e^{-B_z/E}$

$I_Z$
Corriente por túnel Zener
$A$
$A_z$
Coeficiente Fowler-Nordheim efectivo
$A·m²/V²$
$E$
Campo eléctrico en la unión
$V/m$
$B_z$
Coeficiente exponencial Zener
$V/m$



ID:('gm', 14979)


Multiplicación avalancha

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$M=\frac{1}{1-(|V|/V_{BR})^n}$

$n$
Exponente de avalancha
$1$
$M$
Factor de multiplicación por avalancha
$1$
$V_{BR}$
Voltaje de ruptura
$V$
$V$
Voltaje inverso aplicado
$V$



ID:('gm', 14980)


Voltaje ruptura

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$V_{BR}=\frac{\varepsilon_sE_{crit}^2}{2eN}$

$N$
Concentración de dopaje ligero
$1/m³$
$e$
Carga elemental
$C$
$varepsilon_s$
Permitividad del semiconductor
$F/m$
$E_{crit}$
Campo crítico de ruptura
$V/m$
$V_{BR}$
Voltaje de ruptura
$V$



ID:('gm', 14981)


Ancho efectivo de agotamiento

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$W=\frac{2V_{BR}}{E_{crit}}$

$E_{crit}$
Campo crítico de ruptura
$V/m$
$V_{BR}$
Voltaje de ruptura
$V$
$W$
Ancho efectivo de agotamiento
$m$



ID:('gm', 14982)


Campo eléctrico

Storyboard



$E=\frac{|V|}{W}$

$E$
Campo eléctrico en la unión
$V/m$
$V$
Voltaje inverso aplicado
$V$
$W$
Ancho efectivo de agotamiento
$m$



ID:('gm', 14983)


Dinámica de voltaje

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$\frac{dV}{dt}=\frac{V_{target}-V}{\tau}$

$V$
Voltaje inverso aplicado
$V$
$V_{target}$
Voltaje objetivo ajustable
$V$
$ au$
Constante de respuesta temporal
$s$



ID:('gm', 14984)


Corriente total inversa

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$I_{total}=I_Z+I_{leak}M$

$M$
Factor de multiplicación por avalancha
$1$
$I_{leak}$
Corriente de fuga base
$A$
$I_{total}$
Corriente inversa total
$A$
$I_Z$
Corriente por túnel Zener
$A$



ID:('gm', 14985)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile